儿童隐匿性阴茎整形手术数学模型的创建与应用

发布时间：2018-12-14 01:59

【摘要】：1研究背景与研究目的先天性隐匿性阴茎(congenital concealed penis)是小儿泌尿生殖系统一种较为常见的疾病,以往由于认识程度不够,经常被误认为包茎或包皮过长,而错误地采用包皮环切术,使得患儿未能得到正确地治疗。隐匿性阴茎是由于先天性因素所引起的阴茎外观短小,主要病因在于阴茎的皮肤与阴茎体分离,挤压阴茎的周围皮肤可见部分阴茎体显露,放手后阴茎缩回原状,引起阴茎体隐匿的病理基础是阴茎肉膜存在发育不良,该肉膜组织与近端阴茎体分离,而与远端阴茎体附着,且形成了弹性较差纤维条索,该索带越接近于阴茎的前端,阴茎隐藏的程度越深。由于往往合并包皮口狭窄,阴茎头被完全包埋于包皮腔内,这些叠加因素形成隐匿性阴茎独特的圆锥形外观。青春期前,许多患有隐匿性阴茎的男孩便开始担心,即使可以自行矫正,但在其漫长的观察时间内会产生负面的心理影响,甚至诱发精神疾患,所以大多数家长都愿意孩子3岁或更小的年龄接受手术,一方面阴茎短小可以引起以后性功能和生育能力的正常发育,具有坚强的手术意志,另一方面,从儿童的角度思考,当排尿时不易控制,排尿窘迫感怕被人注意,由此对患儿的生理及心理健康会造成不同程度的损害,往往心理伤害更严重。大部分患者或其父母认为手术治疗对外观改善、局部卫生状况和心理接纳度都非常有利。目前,隐匿性阴茎这一先天性疾病多采用手术治疗,泌尿外科及小儿外科医生对该病的诊断治疗意识不断上升,但隐匿性阴茎手术方式选择和效果评价还没有统一的模式,手术的关键内容包括阴茎体脱套后充分延长,根部与皮下组织固定以及阴茎体皮肤的重新覆盖。隐匿性阴茎术后容易发生长时间组织水肿,尤其是包皮内板极易出现局部臃肿,已被业内人士所公认,所以,我们认为阴茎体脱套后应尽可能由包皮外板来覆盖。因隐匿性阴茎多呈“顶尖底宽”的圆锥形外观,作者构想出其外板的表面积可由数学公式计算出来,以便其覆盖阴茎体。现阶段,数学几乎覆盖到医学领域的各个子学科,应用数学的医学研究已经越来越普遍。从简单的数据分析、大样本的数据处理到复杂的实验设计,都与数学模型的建立和应用密不可分。我们将隐匿性阴茎包皮外板的面积计算提炼成数学问题,通过建立圆锥形的数学模型,进行结果分析,并将该结果应用于隐匿性阴茎的整形手术过程,在数学上将这一整体运作模式命名为数学建模(mathematical modeling),我们将隐匿性阴茎术中包皮覆盖这一整形手术的具体过程给予量化实施。本研究通过对三种不同隐匿程度的隐匿性阴茎包皮外板及脱套后的阴茎体面积进行数学量化计算,推算出三种不同类型的隐匿性阴茎包皮外板可以覆盖阴茎体的比例,来验证包皮外板数学量化在阴茎整形手术中的可行性,并根据隐匿程度得出其覆盖比例,以服务于临床研究,对其他医学领域的发展亦有指导意义。我们在Brisson术式的基础上针对病因进行改良,设计了一种经阴茎阴囊交界处倒“V”形切口阴茎脱套的手术方式并联合包皮外板数学量化工具,经过几年实践,和同时期内采用的Devine术、Shiraki术整形手术治疗隐匿性阴茎的疗效进行对比分析,并评价该技术的优势。因儿童隐匿性阴茎圆锥外观的特殊性,通过建立数学模型可在手术过程中对包皮外板面积和阴茎体需行覆盖面积进行计算,经数学方法计算后的隐匿性阴茎外板面积可最大化覆盖阴茎体,将数学建模与手术方式协调统一,通过与同期常规手术效果进行对比分析,验证包皮外板数学量化在隐匿性阴茎整形手术过程中的应用优势,所以本研究的目的就是探讨数学模型在隐匿性阴茎整形手术过程中应用的优势及效果。2材料与方法2.1临床病例资料我们选取180例隐匿性阴茎患儿,全部来自郑州市儿童医院泌尿外科,分为两组,2012年6月至2014年6月期间的住院患儿中的120例隐匿性阴茎为A组,从2014年7月至2015年6月期间的60例隐匿性阴茎为B组。年龄最小1岁6个月,最大13岁,平均6.3岁,均在出生以后即发现阴茎外观短小,或者要求检查患儿包茎来诊。体检发现阴茎外观短小,侧面观似一鸟喙状,无法翻开狭窄的包皮外口显露龟头,下压阴茎周围皮肤,可露出包埋的部分阴茎体,触摸阴茎体呈一圆柱状,符合隐匿性阴茎的临床诊断。对于肥胖引起的假性隐匿性阴茎均排除,不在本研究之列。根据隐匿性阴茎的阴茎体外显程度,将其划分为三种类型:I型,部分阴茎体型(轻型),外观可见部分阴茎体和阴茎头位于圆锥形的皮丘内;II型,阴茎头型(中型),除了可见突出的锥状皮丘,隐约可见位于阴茎皮丘下方的阴茎头,在腹壁平面可触及阴茎冠状沟;Ш型,皮丘型(重型),外观仅可见的圆锥形皮丘,在腹壁平面可触及阴茎头远端,或无法触及阴茎头。A组120例患儿包括I型35例,Ⅱ型46例,Ⅲ型39例,2012年6月至2014年6月被随机使用改良Brisson术、Devine术和Shiraki术。其中I型的35例由于家长心理负担比较严重,或患儿对生殖器较为关注,方对其行手术治疗。本组120例,其中6例患儿显著肥胖,但阴茎具有先天性隐匿阴茎的特征性临床表现,也进行手术治疗,最短手术时间为48分钟,最长80分钟,平均62分钟。7岁以下患儿均采用骶管阻滞麻醉,7岁以上患儿均采用硬膜下阻滞麻醉。在A组120例患儿中随机选取40例隐匿性阴茎患儿,年龄最小2岁4个月,最大12岁,平均5.5岁。根据阴茎的圆锥形外观分两种类型,即正圆锥和偏圆锥,如圆锥的尖投影于底圆的圆心,定义为正圆锥,否则,视为偏圆锥,分别设置为A1组及A2组。该40例患儿我们通过数学方法进行计算,得出各种类型隐匿性阴茎包皮外板在阴茎体的覆盖率。B组60例隐匿性阴茎患儿,来源于郑州市儿童医院泌尿外科2014年7月至2015年6月的住院患儿,随机分为两组,年龄2.5~13(平均7.4)岁,其中50例体重正常,其余10例体重均超过正常标准的20%。本组所有患儿均经手术治疗,B1组30例采用改良Brisson术,B2组30例患儿采用改良Brisson术联合数学模型进行手术矫正,即非数学方法矫治组与数学方法矫治组。2.2实验方法2.2.1数学方法:在A1组和A2组中的所有患者,由于隐匿性阴茎的锥形外观,我们将隐匿性阴茎包皮背侧和腹侧皮肤对称的视为正圆锥,其余视为偏圆锥。术前需测量隐匿性阴茎包皮外板的长度和阴茎基底部的宽度,均在自然状态下完成,阴茎与阴囊环形皮纹交接区域设定为圆锥的底圆,测量其宽度为D,定义为圆锥底圆直径;从圆锥底圆至包皮外口的长度命名为圆锥母线L,运用正圆锥的侧面积运算公式S侧1=1/2π·D·L,则可测算出包皮外板的面积,对于隐匿性阴茎包皮背侧和腹侧皮肤不对称的偏圆锥,我们联合应用高等数学方面的知识,定义底圆半径为r,圆锥尖部至底圆的垂直高度为h,通过微积分推算出偏圆锥的侧面积S侧2,为了计算的方便,可以通过手机软件Excel表格将定值输入直接得出运算结果,即偏圆锥的侧面积。而阴茎脱套后外观似一圆柱体,术中直尺测量阴茎根部至包皮冠状沟的长度h2和阴茎体直径d2,可以计算从阴茎基底部至冠状沟的圆柱侧面积为S柱=π·d2·h2,而S柱与S侧之间的差值则是阴茎包皮外板缺如的面积S内,需由包皮内板进行覆盖,S内/πd2即为包皮内板需要留取的长度χ,由此可以更好的覆盖阴茎体,术前和术中所有测量指标均在阴茎自然状态下完成。2.2.2手术方法2.2.2.1改良Brisson术患儿术中采取仰卧位,包皮外口背侧中间剪开约3~5mm,充分显露龟头,距冠状沟15mm环切包皮内板至Buck筋膜层,将包皮脱套至基底部,在阴茎腹侧与阴囊交界处行倒“V”形切开,并从该切口将阴茎提出,然后在阴茎背侧切除条索状纤维,直至阴茎悬韧带浅层,完全切除阴茎深筋膜周围的异常筋膜组织,在阴茎基底部将阴茎白膜和皮下组织用不可吸收线进行缝合固定,成形耻骨阴茎角和阴茎阴囊角,修剪成形包皮系带,切除多余的包皮内板,将包皮内外板环形缝合,阴茎腹侧倒“V”形切口根据具体情况进行“Y”或“Z”形的缝合,留置双腔气囊导尿管,纱布加压包扎阴茎。2.2.2.2联合数学模型改良Brisson术首先,在手术之前对患儿的阴茎参数进行测量记录,因隐匿性阴茎外形酷似圆锥,自然状态下,在阴茎根部和阴囊环形皮纹交接区域设定为圆锥的底圆,测量其宽度为D,从圆锥底至包皮外口的长度为圆锥的母线L,根据圆锥是否正圆锥或偏圆锥外观,计算包皮外板的侧面积。术中手术步骤大致同上,包皮外口背侧正中剪开约3~5 mm充分显露龟头,将包皮内板距冠状沟15mm环形切开,包皮呈脱套筒样与阴茎分离,在阴茎与阴囊交接区域行倒“V”形切开,阴茎从该切口拖出,充分松解根部纤维组织条索,并行根部固定,成形耻骨阴茎角与阴茎阴囊角,此时直尺测量阴茎延长后处于皮肤水平面的阴茎根部至冠状沟处的长度h2和阴茎体的直径d2,计算出阴茎体需要覆盖的面积,结合包皮外板面积,再由手术室内其他人员计算包皮内板需留取长度χ。根据χ值为留取包皮内板宽度,裁除多余包皮内板,系带塑形,包皮外口腹侧剪开扩大后与包皮内板呈环形吻合,阴茎根部原倒“V”形切口缝合成“人”字形,留置双腔气囊导尿管,纱布加压包扎阴茎。2.2.2.3 Devine术在包皮背侧纵行剪开1厘米,分离包皮和龟头冠状沟粘连部位,直至彻底松开狭窄的包皮口,背侧纵形切口由于阴茎体牵拉已成横行,沿该切口横向环切一周,逐层切开阴茎浅筋膜,彻底切除阴茎周围的纤维索带,将包皮于Buck筋膜层外脱套至基底部,向外充分拖出阴茎并延长,阴茎根部用不可吸收线缝合固定,修剪多余包皮后复位,用可吸收现间断缝合内外板包皮,留置导尿,纱布加压包扎阴茎。2.2.2.4 Shiraki术首先剪除包皮外口两毫米包皮组织,分离包皮龟头粘连面,完全暴露冠状沟,在包皮外板沿2点、6点、10点方向纵行剪开1.5厘米,沿4点,8点,12点方向纵形剪开1.5厘米包皮内板,阴茎浅深筋膜之间彻底松解至根部,将阴茎根部白膜与皮下组织用不可吸收线缝合固定,充分延长阴茎体,将切开的包皮内外板三角皮瓣呈对应嵌叉式缝合,重新覆盖阴茎体,留置导尿,加压包扎阴茎。3结果3.1改良Brisson手术效果明显优于其他术式A组病例120例,随访0.5年至2年,在阴茎外显方面,Brisson组中38例外显效果较好,有效率为84.4%,Devine组中26例外显效果较好,有效率65.0%,Shiraki组中23例外显效果较好,有效率65.7%,经SPSS20.0多组变量秩和检验Brisson组中阴茎外显有效率具有显著性差异,Brisson组的有效率明显高于另外两组,1例患者在阴茎根部倒Y形切口出现轻微裂开,经局麻下缝合治愈。分别将三组的各种并发症进行对比分析,提示Shiraki组术后更容易出现包皮顽固性水肿,也更易出现其他并发症。3.2通过建立数学模型可计算出隐匿性阴茎包皮外板的表面积,并可应用于术中阴茎体的皮肤覆盖。经数学方法进行面积计算后的隐匿性阴茎外板可最大化覆盖阴茎体,对于I型隐匿性阴茎,90%的阴茎体面积可由包皮外板覆盖;Ⅱ型隐匿性阴茎,80%面积可由包皮外板覆盖,Ⅲ型隐匿性阴茎,包皮外板可覆盖其70%面积。在覆盖阴茎体的过程中,可使用包皮内板或阴囊皮瓣进行补充覆盖,随着隐匿程度的不断加重,包皮外板可覆盖率逐渐减小。3.3隐匿性阴茎的数学模型可应用于整形手术,指导包皮内板保留最少化,缩短术后包皮顽固水肿的时间,并提高有效延长率。圆锥形数学模型的应用有助于隐匿性阴茎术前和术中包皮覆盖的具体计算,使整个手术过程更加具体量化实施。因包皮内板易出现顽固性水肿,故需包皮外板使用最大化,留取包皮内板最少化,经数学模型组与非数学模型组之间的结果对比,使用数学模型组可使阴茎延长率提高,术后水肿时间更短。4结论改良Brisson术治疗儿童隐匿性阴茎效果确切,术后阴茎外显效果明显优于Shiraki组和Devine组术后外观,并发症少;隐匿性阴茎的包皮外板面积和阴茎体脱套后面积均可引入数学模型计算,数学模型可有效应用于儿童隐匿性整形术;包皮外板可覆盖阴茎体的面积随着隐匿程度的加重而减少,需留取更多的包皮内板覆盖阴茎体;联合数学模型手术矫治隐匿性阴茎,可提高术后阴茎有效延长率,包皮内板保留最小化,缩短术后包皮内板顽固性水肿的时间。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R726.9

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